大型給水泵中開式內(nèi)殼體的加工技術(shù).doc

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大型給水泵中開式內(nèi)殼體的加工技術(shù) 內(nèi)殼體是大型給水泵的主要件和關(guān)鍵件，裝夾/定位，內(nèi)部各級(jí)流道型線對(duì)正，立式車削加工是制造工藝的技術(shù)難點(diǎn)。本文介紹了內(nèi)殼體的工藝方案及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，解決加工難題，保證了大型給水泵機(jī)組國產(chǎn)化的開發(fā)和研制 大型給水泵是一種高溫高壓泵，它最大出口壓力為51.7MPa，最大工況點(diǎn)183.3℃，最大聯(lián)接螺紋為M133x3，最大外徑為1240mm。在結(jié)構(gòu)上采用抽頭在吸入蓋上，水力密封或機(jī)械密封均在吸入蓋、吐出蓋內(nèi)孔部位，這樣結(jié)構(gòu)更加緊湊。是近幾年來，大型火電機(jī)組國產(chǎn)化重要的設(shè)備之一。而做為該泵核心零部件的中開式內(nèi)殼體的加工，是決定該泵能否國產(chǎn)化的關(guān)鍵。因此我們開發(fā)研究該件的加工工藝。 內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)及作用 大型給水泵屬于雙殼體、多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu)。內(nèi)殼體屬于泵的第二層殼體，位于泵的轉(zhuǎn)子工作部與外部定子殼體之間，屬于定子件。但由于結(jié)構(gòu)特殊，卻跟轉(zhuǎn)子一起成套，不可分割，與轉(zhuǎn)子工作部一起成為泵的芯包部件。 內(nèi)殼體分上體/下體兩部分，中開式、基本對(duì)稱結(jié)構(gòu)。毛坯是鑄造成形，是常規(guī)雙殼體泵第二層殼體與導(dǎo)葉兩件的統(tǒng)一體，起到把各級(jí)葉輪壓出的介質(zhì)收集并轉(zhuǎn)送到下一級(jí)葉輪入口（或者是泵出口）的作用。 內(nèi)殼體加工難點(diǎn)分析 內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求精度高，它的設(shè)計(jì)/制造，一直以來都是世界同行業(yè)的前沿技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)它的制造國產(chǎn)化，從加工工藝角度來講，主要突出以下幾方面的技術(shù)難點(diǎn)：外形無法裝夾的狀態(tài)下，如何實(shí)現(xiàn)加工中開面時(shí)裝夾/定位；上/下體分半粗加工后，怎樣保證合裝精加工時(shí)，內(nèi)部型線對(duì)正；為保證內(nèi)/外部各定位止口同軸度和提高生產(chǎn)率，能否實(shí)現(xiàn)內(nèi)殼體立式車削加工代替臥式鏜削加工；以及立式車削加工時(shí)，零件怎樣避免出現(xiàn)大小半的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。 工藝方案設(shè)計(jì) 針對(duì)以上加工技術(shù)難點(diǎn)，認(rèn)真分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際加工能力，設(shè)計(jì)如下工藝實(shí)施方案，并在產(chǎn)品制造過程中，成功的進(jìn)行了方案的驗(yàn)證。 3.1.加工中開面時(shí)裝夾/定位的工藝方案設(shè)計(jì)： 內(nèi)殼體粗/精加工中開面時(shí)，需在鏜銑加工中心上進(jìn)行銑削加工。但內(nèi)殼體的外形為不規(guī)則的圓形曲面，無法實(shí)現(xiàn)中開面背向機(jī)床工作臺(tái)的裝夾方式。 為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)殼體的裝夾/定位，在毛坯鑄造時(shí)，增加工藝輔助基準(zhǔn)（以后簡稱為泵膀）。中開面加工時(shí)，用泵膀來實(shí)現(xiàn)裝夾/定位，并在精加工時(shí)去除。 泵膀在內(nèi)殼體加工制造過程中的使用方法和作用如下： 3.1.1.在內(nèi)殼體每次實(shí)施加工前，先加工泵膀，再利用泵膀配合專用裝夾工裝，來實(shí)現(xiàn)中開面粗/精加工的裝夾定位。 3.1.2.4個(gè)泵膀上各鉆一個(gè)光孔，來做為上/下體中開面法蘭上孔沒鉆出時(shí)，合裝粗加工把合用。 3.1.3.在對(duì)角2個(gè)泵膀上，分別設(shè)計(jì)一個(gè)定位銷，上/下體合裝進(jìn)行中開面法蘭上把合孔鉆削時(shí)，保證配對(duì)孔的位置精度。 3.2.上/下體合裝精加工時(shí)，內(nèi)部形線對(duì)正工藝措施； 內(nèi)殼體加工過程中，內(nèi)部形線對(duì)正與否，直接影響到泵的效率和性能，是至關(guān)重要的。而且，鑄件在鑄造過程中，由于其特殊的流道型線結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鑄造成型后的內(nèi)殼體，內(nèi)部流道出現(xiàn)軸向位置的偏移量很大。 為了保證精加部位與非加工渦室/流道型線相對(duì)的余量均勻，工藝方案創(chuàng)新使用了以下的工藝措施，確保上/下體合裝后內(nèi)部型線的對(duì)正： 3.2.1.立式劃線：上/下體共同并列立式放置，進(jìn)行設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面及內(nèi)部各渦室/流道中心線的劃線。 3.2.2.上/下體分半加工基準(zhǔn)統(tǒng)一：均以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面為加工基準(zhǔn)，分別進(jìn)行內(nèi)部各流道/渦室在中開面上型線的加工，然后鉗工進(jìn)行流道/渦室加工與非加工部位的過渡修磨。 3.2.3.上/下體合裝中開面把合螺栓孔的配制：先加工上體中開面上把合孔。然后，上/下體設(shè)計(jì)基準(zhǔn)對(duì)正，4個(gè)泵膀上螺栓把合，并在對(duì)角線位置的2個(gè)泵膀上銷定位，最后，配制下體把合孔。 3.3.內(nèi)殼體立式車削代替臥式鏜削加工的工藝方案創(chuàng)新： 以往中開式結(jié)構(gòu)零件的加工，多為臥式鏜削加工。但內(nèi)殼體由于其內(nèi)/外部定位尺寸多，又屬于細(xì)長結(jié)構(gòu)，外型尺寸為D6500/D230x1260，各關(guān)鍵尺寸表面粗糙度要求Ra1.6。臥式鏜削加工時(shí)出現(xiàn)以下不可接受的問題： 3.3.1.由于鏜桿發(fā)顫及設(shè)備精度問題，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，尤其是表面粗糙度無法保證； 3.3.2.由于設(shè)備的精度原因，內(nèi)部定位尺寸出現(xiàn)微量錯(cuò)牙，影響配合精度； 3.3.3.內(nèi)部定位尺寸多，鏜桿加工對(duì)刀次數(shù)多，且外圓還需立車加工，加工中生產(chǎn)周期長； 而用數(shù)控立式車削加工內(nèi)殼體，有以下的優(yōu)點(diǎn)： 3.3.3.1.由于設(shè)備精度高，上/下體合裝一起加工內(nèi)孔、外圓、內(nèi)部密封槽，容易保證各定位尺寸的尺寸公差、表面粗糙度以及同軸度、垂直度等形位公差的要求； 3.3.3.2.車削加工比鏜削加工效率高，可以縮短生產(chǎn)周期，解決了公司長期以來內(nèi)殼體生產(chǎn)周期長的困擾，從而使產(chǎn)品在同行業(yè)市場上占有更高的竟?fàn)幜Α? 鑒于以上兩種加工方法的優(yōu)勢對(duì)比，由鏜削加工改為數(shù)控立車加工勢在必行。如何實(shí)現(xiàn)立式車削加工，針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的加工能力和內(nèi)殼體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取了如下工藝手段： 3.3.4.專用加長刀桿制作： 由于設(shè)備滑枕不能通過內(nèi)孔，設(shè)計(jì)制作Ф150mm，長700的專用刀桿，并在刀桿上增加了內(nèi)冷系統(tǒng)，使之在加工Ф260內(nèi)孔及內(nèi)孔處寬9H7密封槽時(shí)，刀桿在接近刀尖處噴出霧狀冷卻液，以提高刀具的使用壽命，保證Ф260H7內(nèi)孔及9H7密封槽的加工。 3.3.5.設(shè)計(jì)科學(xué)合理的工藝基準(zhǔn)，來避免合裝加工出現(xiàn)大小半現(xiàn)象： 工藝基準(zhǔn)一：精加工中開面時(shí)，在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面（吐出端端面）加工工藝基準(zhǔn)，做為零件立式車削時(shí)，平面找正基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)二：精加工中開面時(shí)，在靠近吐出端兩側(cè)泵膀的側(cè)面，加工工藝基準(zhǔn)，來做為零件立式車削時(shí)，中心找正基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)三：上/下體在靠近吐出/吸入兩端的外型上方，加工工藝基準(zhǔn)，來做為零件立式車削時(shí)，中心找正的校驗(yàn)基準(zhǔn)。 3.3.6.立式車削時(shí)，裝夾找正工藝方法： 3.3.6.1.吸入端端面三點(diǎn)支承，高爪卡吸入端外形，利用工藝基準(zhǔn)一找平，保證內(nèi)殼體回轉(zhuǎn)中心線與工作臺(tái)垂直； 3.3.6.2.利用工藝基準(zhǔn)二和工藝基準(zhǔn)三，形成圓周方向四點(diǎn)找圓基準(zhǔn)，來保證內(nèi)殼體的軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心重合； 3.3.6.3.工藝基準(zhǔn)三的上、下基準(zhǔn)面，理論上形成一個(gè)垂直于工作臺(tái)的大平面，用來校驗(yàn)內(nèi)殼體的軸線與工作臺(tái)的垂直； 通過對(duì)此大型給水泵中開式內(nèi)殼體各項(xiàng)關(guān)鍵加工制造技術(shù)的研究，使其加工制造得以實(shí)現(xiàn)，從而使大型給水泵的國產(chǎn)化成為可能，填補(bǔ)了公司乃至國家這一領(lǐng)域的空白。不僅將國內(nèi)泵行業(yè)科技發(fā)展向前推進(jìn)一步，而且將參與國際市場的競爭，以質(zhì)量可靠，價(jià)格低廉的優(yōu)勢贏得市場。 第 5 頁 共 5 頁